高中物理人教版选修3-1 第三章 第四节 通电导线在磁场中受到的力
人教版高中物理选修3-1 通电导线在磁场中受到的力 课件
a
d
b
c
考考你
c
Fab Fac 1.73N
b
I
a
B
【课堂小结】
一、安培力的方向 左手定则
二、安培力的大小 1、当B⊥I时，F=BIL 2、当B∥I时,F= 0 3、当B与I的夹角为θ时，F=BILsinθ ①θ为B和I的夹角 ②适用条件：匀强磁场； ③ L为有效长度。
【课堂训练】
1、判断 （1）通电导体所受到的安培力为0，该处磁 感应强度一定为0。 （ × ） （2）安培力大小与磁感应强度成正比。 （ × ） （3）电流在磁场中某处受到的安培力，与电 流在磁场中放置的位置有关。 （ √ ）
安培 简介
法国物理学家、化学家、数学家，
发现了安培定则 发现电流的相互作用规律 发明了电流计 提出分子电流假说 电流的国际单位安培即以其姓氏命名 安培最主要的成就是对电磁作用的研究
第三章
磁场
第4节
通电导线在磁场中受到的力
一、安培力的方向
【观察到的现象】
1.改变电流的方向现象：
导体向相反的方向运动
2.调换磁铁两极的位置来改变磁场方向现象：
导体又向相反的方向运动
安培力的方向和磁场方向、电流方 向有关系
I •
F安 F安
I
×
I×
F安
F安
I
•
2015年江苏高中物理优质课评比一等奖通电导线在磁场中受到的力
2015年江苏省高中物理优课评比
参赛教师：蒋亚林
工作单位：江苏省溧阳中学
教学设计理念
江苏省溧阳中学蒋亚林本节选自人教版《普通高中课程标准试验教科书物理选修3-1》第三章《磁场》第四节。
第三章是学生初次在高中接触磁场，在初中简单学习的基础上，加以深入学习，对学生的要求比较高。本章通过分析简单的磁现象，引出磁场对通电导线和运动电荷的作用力，通过对运动过程的分析，解决磁场中的力和运动等问题。
本节是在前三节基础上一个大的深化，主要是讨论通电导线在磁场所受安培力的大小和方向。本节承接了前三节的基本内容，是对电流元这一概念的巩固和深化，同时为后两节运动电荷在磁场中的运动问题打下思维基础。
安培力的方向和大小是本节课的重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是本节课的难点。在初中的学习中，学生对磁现象有基本认识，能够理清磁场的方向问题，但是高二的学生在三维空间的想象和建立上存在障碍，对于复杂的逻辑推理存在困惑。故在教学设计时，笔者认为安培力的大小可以从本章第二节磁感应强度的定义式直接推导得出，而本节课重点在于探究安培力的方向以及左手定则的应用。
本节课设计了学生分组探究实验，通过探索磁场对电流作用力方向的实验，得出安培力的方向与磁场方向、电流方向有关，从而培养学生总结归纳物理规律的能力，培养学生分析问题、解决问题的能力；进而引导学生利用自制器材搭建安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间立体模型，通过模型使之认识到三者方向存在确定关系，再进一步得出判断安培力方向的左手定则。实验探究过程利用了控制变量法、演绎法、从特殊到一般的方法等，意在使学生体会物理学习即研究，而这些是研究物理问题的基本方法。
人教版高中物理选修3-1 3.4磁场对通电导线的作用力 PPT课件
一.安培力的方向
例1：确定图中安培力的方向。
F
I B
I
B
I
F
●
I
B
F
F B
垂直纸面向外
例2、垂直放在磁场中的通电导线如图放置，并 已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量 中的其中两个物理量的方向，试标出第三个物 理量的方向 F F F I B ╳ I B B F
B
例3、画出各图中安培力的方向
课堂训练
B F F N S N 桌面对磁铁的摩擦力 F S
（1）绳子拉力_______ 变大 (变大,变小,不变)
有 _______( 有,无) 水平向右 方向 _______.
（2）桌面对磁铁的支持 变小 力_______
（3）桌面对磁铁的摩擦 无 力________( 有,无).
• 例.如图所示质量为m=50g的铜棒，长L＝10cm，用长 度均为L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁 场中，磁感应强度B＝1/3T，通电后，棒向纸外偏转的 最大偏角θ＝37°，此铜棒中电流的大小为多少？
向左摆动
4。利用平行电流相互作用分析法：同向平
行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥。
两个电流总有作用到方向相同且靠 近的趋势。 自由
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
×
F × F 固定
×
×
×
第三章 4 通电导线在磁场中受到的力—人教版高中物理选修3-1讲义
4 通电导线在磁场中受到的力
一、安培力的方向
安培力的方向判定
(1)左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内.让磁感线从掌心进入并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
(2)说明：
①F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面.
②磁场方向和电流方向不一定垂直.用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心.
二、安培力的大小
1.安培力的大小：同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图所示.
(1)如图甲，I⊥B，此时安培力最大，F＝ILB.
(2)如图乙，I∥B，此时安培力最小，F＝0.
(3)如图丙，当I与B成θ角时，把磁感应强度B分解，如图丁.此时F＝ILB sin_θ.
2.公式F＝ILB sin
θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响.
3.公式F＝ILB sin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端
流向末端.
4.公式F＝ILB sin θ中θ是B和I方向的夹角，当θ＝90°时sin θ＝1，公式变为F＝ILB.
三、磁电式电流表
磁电式电流表的构造和原理
(1)原理：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转.线圈偏转的角度越大，被测电流就越大.根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向.
(2)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴.
(3)特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直.线圈平面与磁场方向平行，如图所示.
通电导线在磁场中受到的力
江西省上犹中学 贺小飞
一 磁场对电流的作用
1 由磁感应强度定义，磁场
想一想
中某处磁感应强度的大小：
B = F/ I L
由此可的：
F=BIL
适用条件：B
L
2 安培力：通电导线在磁场中受到的 作用力。 即 ： F=BIL
当B与I不成90 时，安培力 又是多大呢？
我们先看一个实验：
Baidu Nhomakorabea
表盘的刻度均匀，θ∝I.
磁电式仪表有哪些优点？
灵敏度高，可以测 出很弱的电流.
磁电式仪表有哪些缺点？ • 由于绕制线圈的导线很 细，允许通过额电流很 弱，若电流超过允许值， 很容易烧坏。 • 若希望用它测量较大的 电流值，就要扩大其量 程。
二、电流表的工作原理 (1)当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的 两边都要受到安培力，这两个力使线圈发生 转动，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一 个阻碍线圈转动的作用， 其大小随线圈转动的角 度增大而增大，当这种 阻碍作用和安培力使线 圈转动的作用相平衡时， 线圈停止转动。
(2)磁场对电流的作用力与电流成正比，因而 线圈中的电流越大，安培力产生的使线圈转 动的作用也越大，线圈和指针 偏转的角度也越大，因而根据 指针的偏转角度的大小，可以 知道被测电流的强弱。
再看另一实验：
N
S
高中物理第三章《第4节-通电导线在磁场中受到的力》新人教版选修
[变式训练] 如图所示，将通电直导线AB用丝线悬挂在电 磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关K的瞬间( )
A．A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变 B．A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变 C．A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小 D．A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大
3. 特点 两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁 场都沿半径方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响， 线圈所受安培力的方向始终与线圈平面垂直，线圈平面都与磁场 方向平行 ，如图所示，表盘刻度均匀．
想一想 用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的四条边是 否都受到安培力的作用？
(1)判断通电线圈等在磁场中的转动情况，要寻找具有对称 关系的电流元．
(2)利用特殊位置法要注意利用通电导体所在位置的磁场特 殊点的方向．
2. 安培力作用下的物体平衡 (1)有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲的物体平 衡一样，也是利用物体平衡条件解题．只是多了一个安培力而 已． (2)与闭合电路欧姆定律相结合的题目．主要应用： ①闭合电路欧姆定律； ②求安培力公式F＝BIL； ③物体平衡条件．
[解析] 利用 F＝ILB 可以计算安培力的大小． 方法一：AB 段所受的安培力大小 FAB＝ILB，方向向右， BC 段所受的安培力大小 FBC＝ILB，方向向上，所以该导线所受 安培力为这两个力的合力，如图所示，F＝ 2ILB，方向沿∠ABC 的角平分线向上． 方法二：把导线 ABC 等效成直导线 AC，则等效长度 AC＝ 2L，故安培力 F＝BI· 2L＝ 2ILB，方向垂直于 AC，即沿∠ ABC 的角平分线向上． [答案] 2ILB 方向沿∠ABC 的角平分线向上
人教版高中物理选修3-1第四节
通电导线在磁场中受到的力
【测控导航】
知识点题号
1.安培力的方向1、3、8、10
2.安培力的大小2、5、8、9、10
3.磁电式电流表 4
4.安培力的综合问题6、7、9、11、12
巩固基础
1.关于垂直于磁场方向的通电直导线所受安培力的方向,正确的说法是( C )
A.跟磁场方向垂直,跟电流方向平行
B.跟电流方向垂直,跟磁场方向平行
C.既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直
D.既不跟磁场方向垂直,也不跟电流方向垂直
解析:当磁场方向与通电直导线垂直时,通电导线所受安培力的方向既跟磁场方向垂直又跟电流方向垂直,故选项C正确.
人教版选修3-1高中物理达标检测试题：第三章 4 通电导线在磁场中受到的力
A级抓基础
1.两根互相平行的长直导线位于纸面内，导线中通有大小和方向均相同的电流，如图所示，则导线a、b所受的安培力F a、F b的方向分别为（）
A.F a向左，F b向右
B.F a向右，F b向左
C.F a向纸里，F b向纸外
D.F a向纸外，F b向纸里
答案：B
2.下列各图中，表示磁场B方向、电流I方向及电流受力F方向三者关系正确的是（）
A B
C D
答案：A
3.如图所示，在倾角为θ＝37°的绝缘斜面上固定有间距为L＝1 m 的平行金属导轨，在导轨上垂直导轨放置一质量为m＝0.1 kg的金属棒ab，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大
小为B＝0.5 T，导轨与电动势为E＝3 V、内阻为r＝1 Ω的电源连接，金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属棒和导轨的电阻均不计。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度为g＝10 m/s2.闭合开关后，金属棒在导轨上保持静止时，滑动变阻器接入电路的阻值可能为（）
A.3 Ω
B.8 Ω
C.10 Ω
D.15 Ω
解析：当满足题述条件的R最小时，金属棒所受安培力最大，为F1，金属棒所受的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，则由平衡条件得BI1L＝mg sin θ＋μmg cos θ，由闭合电路欧姆定律有I1＝
E
，联立解得R1＝0.5 Ω；当满足题述条件的R最大时，金属棒所R1＋r
受安培力最小，为F2，金属棒所受的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向上，同理可得BI2L＋μmg cos θ＝mg sin θ，由闭合电路欧姆定，联立解得R2＝6.5 Ω.则滑动变阻器接入电路的阻值范律有I2＝E
高二物理人教版选修3-1第三章 4 通电导线在磁场中受到的力
探究一
探究二
探究三 当堂检测
问题探究 名师精讲 典例剖析
磁电式电流表
Leabharlann Baidu
磁电式电流表中磁场分布如图所示,结合安培力的大小决定因素, 思考磁场这样分布的原因是什么?
要点提示:电流表中磁铁与铁芯之间的磁场是均匀辐向分布的, 不管线圈处于什么位置,线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度, 该磁场并非匀强磁场,但在以铁芯为中心的圆周上,各点的磁感应 强度B的大小是相等的。这样的磁场,可使线圈转动时,它的两个边 所经过位置的磁场强弱都相同,使线圈转过的角度与电流成正比, 从而能够使得表盘的刻度均匀。
4 通电导线在磁场中受到的力
核心素养培养目标
1.知道安培力的概 念,会用左手定则判 定安培力的方向 2.掌握安培力的公 式 F=ILBsin θ,并会 进行有关计算 3.了解磁电式电流 表的构造及其工作 原理
核心素养思维导图
知识自学
自我检测
一、安培力的方向
阅读教材第91页“安培力的方向”部分,了解安培力的方向与哪些
探究一
探究二
探究三 当堂检测
问题探究 名师精讲 典例剖析
【例题3】(多选)以下说法正确的是( )
A.指针稳定后,线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方
向是相反的
B.通电线圈中的电流越大,电流表指针偏转角度也越大
高中物理最基础考点考点磁电式电表1
考点27 磁电式电表
磁电式电表(选修3-1第三章：磁场的第四节通电导线在磁场中受到的力）
★★★
○○○○
磁电式电流表的结构和工作原理：
磁电式电流表的最基本组成部分是磁铁和放在磁铁两极间的线圈，如上左图所示;当线圈中通有电流时，线圈受到安培力而转动，从而带动螺旋弹簧变形,反抗线圈的转动，电流越大，安培力就会越大，弹簧的形变了就越大，所以通过线圈的偏转角度就能判断电流的大小，如上右图所示。
1、电流表的刻度是均匀的
根据安培力F=BIL公式可知,要使安培力F与所通过的电流成正比,则B应该是不变的，故电流表的磁极间装有极靴，极靴中间又有铁质圆柱，使得极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，且大小相等,所以当线圈转动时,磁感应强度B是不变的，故电流I与安培力F成正比，表盘的刻度是均匀的。
2、线圈的偏转方向与电流方向有关
由于安培力的方向与电流方向有关,故线圈的偏转方向也与电流方向有关，故当电流表中通有相反方向的电流时,指针的偏转方向也就会改变。
例：（多选）关于磁电式电流表，下列说法中正确的有（）
A.电流表的线圈处于匀强磁场中
B.电流表的线圈处于均匀辐向磁场中
C.电流表的线圈转动时，安培力大小不变
D.电流表指针的偏转角与所测电流成正比
【答案】BCD
1、磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是(）
A.使磁场成圆柱形,以便框转动
B 。使线圈平面在水平位置与磁感线平行
C 。使线圈平面始终与磁感线平行
D.为了使磁场分布规则
【答案】C 【精细解读】磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的,目的是使线圈平面始终与磁感线平行，故选项C 正确。
高中物理 第三章 磁场 4 通电导线在磁场中受到的力课件1高二选修31物理课件
2021/12/9
第二十八页，共四十三页。
图3-4-7
学习(xuéxí)互动
[答案] 1.5 Ω≤R≤16.5 Ω [解析(jiě xī)] ab杆刚好不下滑时受力如图甲所示,设此时安培力为F1,变阻器接入电 路的电阻为R1,根据平衡条件有 FN1=mgcos θ+F1sin θ mgsin θ=μFN1+F1cos θ 又F1=BI1L,I1=, 解得R1=16.5 Ω
2．会用安培力公式F＝BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力
最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL. 3．了解(liǎojiě)磁电式电流表的内部构造的原理．
2021/12/9
第二页，共四十三页。
重点难点
【重点】 安培力的方向确定和安培力大小的计算． 【难点】 左手(zuǒshǒu)定则的运用(尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用)．
2021/12/9
第二十七页，共四十三页。
学习(xuéxí)互动
例5 [2018·石家庄一中期中] 如图3-4-7所示,在磁感应强度 B=1.0 T、方向竖直向下的匀强磁场中有一个与水平面成 θ=37°角的平行导电滑轨(huá ɡuǐ),滑轨上垂直放置一个可以自由滑 动的金属杆ab.已知接在滑轨中的电源电动势E=12 V,内阻不计,滑 轨间距L=0.5 m,金属杆质量m=0.2 kg,杆与平行滑轨间的动摩 擦因数μ=0.5,不计滑轨与ab杆的电阻,g取10 m/s2.当接在滑轨上 的变阻器R接入电路的阻值在什么范围内变化时,可以使ab杆
通电导线在磁场中受到的力
F
I
B
B FI
(1)
B
F I
(3)
BI
30 F
°
(2)
(4)
问题2：如图所示，两条平行的通电直导线之间 会通过磁场发生相互作用 结论: 同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
用学过的知识加以判断
同向电流
反向电流
F
F
FF
二、安培力的大小
（1）在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方 向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感 应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。
B
B
F、B、I方向关系 遵循左手定则 F
问题1：你能用简洁的方法表达这个
关系吗？
B
I
示意图
左手定则：伸开左手,使拇指与 其余四个手指垂直,并且都与手 掌在同一平面内;让磁感应线从 掌心进入,并使四指指向电流的 方向，这时拇指所指的方向就 是通电导线在磁场中所受安培 力的方向
判定以下通电导线所受安培力的方向
各点的磁感应强度B的大小是相等的.
2、电流表的工作原理
3、磁电式仪表的优缺点：
灵敏度高 允许通过的电流很弱
பைடு நூலகம்
有何要求？
B
F I
将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放 入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示， 已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线 所受安培力的大小和方向
物理人教版高中选修3-1第四节 磁场对通电导线的作用力(第一课时)
第四节 磁场对通电导线的作用力（第一课时）
【学习目标、知识与技能】
1、知道什么是安培力、安培力公式F =BIL 。
2、知道左手定则的内容，会用左手定则判断安培力的方向。
3、通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。 【自主学习、同步导学】 一、 安培力的方向
1、把通电导线在磁场中所受的作用力称为 。
2、安培力的方向：演示实验：实验方法： 。
（1）只改变电流的方向；现象对比：导体向 的方向运动。
（2）只调换磁铁两极的位置来改变磁场方向； 现象对比：导体的运动方向 。（填“相同”或“相反”）
（3）同时改变电流和磁场方向；现象：导体运动方向 。
分析得出结论： （1）安培力的方向和 、 有关系。 （2）安培力的方向既跟磁场方向 ，又跟电流方向 ，
即，安培力的方向总是垂直于 和 所在的平面。
3、左手定则：通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指 ，并且都和手掌在一个 内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向 的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 的方向。
例题1
判定以下通电导线所受安培力的方向
4
、拓展: （1）磁场方向和导线方向平行时，安培力方向怎样？ （2）磁场方向和导线方向不垂直时，安培力方向如何判定？
练1、画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向
5、平行通电直导线相互作用的规律：
（1）电流的方向相同时；
现象：两平行导线相互 。
（2）电流的方向相反时； 现象：两平行导线相互 。
利用已有的知识进行分析：如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何?
人教版 高中物理 选修3-1 第三章第四节 安培力(共47张PPT)
A.弹簧向上收缩
S
B.弹簧被拉长
C.弹簧上下振动
D.弹簧仍静止不动
5.特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受安培力 的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。
例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由 运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体， 导体AB将（AB的重力不计）
A、逆时针转动，同时向下运动 B、顺时针转动，同时向下运动 C、顺时针转动，同时向上运动 D、逆时针转动，同时向上运动
N
S
A
如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央
的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导
线通以由N向M的电流，则(
A)
A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用
B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用
［问题］该磁场是否匀强磁场？ 该磁场并非匀强磁场
［问题］该磁场的特点？
在以铁芯为中心的圆圈上，
各点的磁感应强度B的大小是相等的.
2、电流表的工作原理
1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管 通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当 电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力， 这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹 簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小
B1
B2
2020-2021学年人教版物理选修3-1学案：3.4 通电导线在磁场中受到的力(含解析)
4通电导线在磁场中受到的力
素养目标定位
※※掌握用左手定则确定安培力的方向
※※掌握安培力的计算公式及求解方法
※了解磁电式电表的结构和工作原理
,
素养思维脉络
知识点1安培力
1．概念
把通电导线在磁场中受的力称为安培力。
2．安培力的方向
左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指__垂直__，并且都与手掌在同一个__平面__内。让磁感线从__掌心__进入，并使四指指向__电流__的方向，这时__拇指__所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
3．安培力的大小
(1)公式：F＝__BIL sin_θ__。
θ为磁感应强度与通电导线之间的夹角。
(2)说明：A．当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F＝__BIL__。
B．当通电导线与磁感线平行时，所受安培力__为零__。
知识点2磁电式电流表
1．构造
磁铁、__线圈__、螺旋弹簧、指针、极靴。
2．原理
通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。
(1)线圈__偏转的角度__越大，被测电流就越大。
(2)根据__线圈偏转__的方向，可以知道被测电流的方向。
3．特点
两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿__半径__方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，线圈所受安培力的方向始终与线圈平面垂直，线圈平面都与磁场方向__平行__，表盘刻度均匀，如图所示。
4．优、缺点
优点是__灵敏度__高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的__导线很细__，允许通过的电流很弱。
思考辨析
『判一判』
(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同。(×)
3.4通电导线在磁场中受到的力
2020-2021学年选修3-1《3.4 通电导线在磁场中受到的力》一．选择题（共12小题）
1．根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置﹣﹣电磁炮，其原理如图所示：把待发炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去。现要提高电磁炮的发射速度，你认为下列方案在理论上不可行的是（）
A．增大电流I的值
B．增大磁感应强度B的值
C．增大两平行导轨间的距离
D．改变磁感应强度B的方向，使之与炮弹前进方向平行
【分析】炮弹加速运动的动力为安培力，根据安培力公式F＝BIL进行分析即可。
【解答】解：ABC．炮弹磁场作用下沿导轨加速运动，设导轨宽度为L，导轨长度x，由牛顿第二定律有BIL＝ma 得
由匀变速直线运动规律有v2＝2ax
知电磁的发射速度为
可见增大电流I的值，增大磁感应强度B的值，增大两平行导轨间的距离L，都能提高电磁炮的发射速度，在理论上是可行的，故ABC错误
D．当磁感应强度方向与炮弹前进方向平行时，由左手定则可知，炮弹受垂直导轨方向的安培力，不会使炮弹加速，要提高电磁炮的发射速度，在理论上是不可行的，故D正确故选：D。
【点评】本题关键明确电磁炮的工作原理，明确炮弹加速运动的动力为安培力，然后结合安培力公式列式分析即可。
2．如图所示装置，电源的电动势为E＝8V、内阻r1＝0.5Ω，两光滑金属导轨平行放置，间距为d＝0.2m，导体棒ab用等长绝缘细线悬挂并刚好与导轨接触，ab左侧为水平直轨道，右侧为半径R＝0.2m的竖直圆弧导轨，圆心恰好为细线悬挂点，整个装置处于竖直向下
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四指 → 电流 磁感线 → 穿手心 大拇指 → 受力
示意图
左手定则
演示4： 磁场方向：向上
电流方向：向外 受力方向：向左
演示3： 磁场方向：向上
电流方向：向内 受力方向：向右
演示1： 磁场方向：向下
电流方向：向 外
受力方向：向 右演示2： 磁场方向：向下
电流方向：向 内
受力方向：向
左手定则的使用
左手定则和安培定则
如何区分左手定则和安培定则？ ③在因果关系上：
安培定则中的“电流”是“因”，磁场为“果”，正是有 了电流(直流电流、环形电流、螺线管电流)才出现了由该电 流产生的磁场；
左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”，磁场对通 电导线的作用力是“果”，有因才有果，而此时的两个“ 因”对产生磁场的作用力来说缺一不可。
F
探究安培力的方向
实验次数 磁场方向
电流方向
安培力的方向
1
垂直于纸面向外
水平向右
向下
2
垂直于纸面向里
水平向左
3
垂直于纸面向里
水平向右
向上
4
垂直于纸面向外
水平向左
通电导线在磁场中所受安培力的方向跟磁场方向，电流方向之间有怎 样的关系呢？你能用简洁的方法表示这个关系吗？
左手定则
内容：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平 面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿过手 心，并使伸开的四指指 向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是直导线所受安培力的方向 。
安培力的方向
知道安培力的方向与什么因素有关。 掌握左手定则并能够根据左手定则判断安培力的方向。 理解并掌握平行直导线间的相互作用。
探究安培力的方向
导线受力的方向（安培力）与磁场方向、电流方向有什么样的关系？
演示实验 磁场方向与电流方向垂直的情况
实验次数
1 2 3 4
磁场方向
电流方向 安培力的方向
通电导线在磁场中受到的力
教学目标
观察安培力方向与哪些因素有关的实验，记录实验现象并得出 相关结论。知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂 直，会用左手定则判断安培力的方向。
推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培力的大小。
知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向 的基本原理。
问题与练习
磁场中有一条通电导线，其余方向与磁场方向垂直。图甲、乙、丙分 别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中两个量的方向，试画出 第三个量的方向。（“·”表示磁感线垂直纸面向外，“ ×”表示磁感 线垂直纸面向里，”⊙“表示电流垂直纸面向外，”“表示电流垂直 纸面向里。）
问题与练习
把一根通电导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图 所示。导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b. (1)描述导线的运动情况。 (2)虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，它可能是条形磁体、蹄 形磁体、通电螺线管、直线电流。请你分别按每种可能考虑，大致画出 它们的安放位置。（1）通电导线的端a和b端受到的安培力分别垂直纸面向外和垂直纸面向内，所以导线会
教学重点
安培力的方向确定和大小的计算。
教学难点
左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定 则如何变通使用）。
通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关？
磁场的强弱，电流的大小，电流的长度，以及电流 在磁场中的放置方式。
人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力。 本节将对安培力做进一步的讨论。
大拇指指向轴线 上的磁感线方向
大拇指指向电流所受 到的安培力的方向
左手定则和安培定则
如何区分左手定则和安培定则？ ②在电流与磁场的关系上：
安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分，同时存在、 同时消失，“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场；
左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在，“磁场” 是外加的磁场，不是通电导线产生的磁场。
判断下列通电导线所受安培力的方向。
F
F
左手定则的使用
判断下列通电导线所受安培力的方向。
左手定则的使用
判断下列通电导线所受安培力的方向。
左手定则的使用
判断下列通电导线所受安培力的方向。
左手定则的使用
如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互 作用，同向电流相互吸引；反向电流相互排斥。请使用刚学 过的知识解释本实验结果。
同向电流
反向电流
左手定则和安培定则
如何区分左手定则和安培定则？ ①在适用对象上：
安培定则
左手定则
作用
判断电流的磁场方向
判断电流在磁场 中的受力方向
具体情况 通电直导线中的电流 环形电流或通电螺线管 电流在磁场中
内 具体操作 容
结果
大拇指指向 电流的方向
四个手指弯曲的方 向表示磁场的方向
四个手指弯曲的方向 磁感线垂直穿过掌心， 指向电流的环绕方向 四指指向电流的方向
向下
垂直于纸面向外 垂直于纸面向里
向上
垂直于纸面向里 垂直于纸面向外
插入一个动态画板
探究安培力的方向
演示1 电流的方向：垂直于纸面向外
F
探究安培力的方向
演示2 电流的方向：垂直于纸面向里
F
探究安培力的方向
演示3 电流的方向：垂直于纸面向里
F
探究安培力的方向
演示4 电流的方向：垂直于纸面向外
左手定则和安培定则
如何区分左手定则和安培定则？
④判断电流方向选取定则的原则： 当已知磁感线的方向，要判断产生该磁场的电流方向时，选用 安培定则判断电流的方向； 当已知导体所受安培力的方向时，用左手定则判断电流的方向
安培力方向的反思
F、B、I一定两两垂直吗？ F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
安培力方向的反思
若B与I不垂直时，则安培力与B和I方向关系是怎样的？这时左手 定则对磁感应线有何要求？
①安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培 力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．所以判断时要首先确定磁场 与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根 据左手定则判断出安培力的具体方向。
②当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定 的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿 过手心，而是斜穿过手心。
安培力和电场力
电场力和安培力的方向有何区别和联系？
电荷在电场中某一点受到的静电力是一定的， 方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。 电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方 向有关。 电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零； 电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL。 一般情况下的安培力大于零，小于BIL 安培力的方向均与磁场方向垂直